混凝土变形裂缝的成因及防范措施

混凝土变形裂缝的成因及防范措施

李建伟

身份证号：61042419840515XXXX

摘要：混凝土是目前工程建设中使用最普遍的材料之一。混凝土耐久性直接影响到混凝土的使用寿命和使用成本，而变形裂缝是影响混凝土耐久性的重要因素。本文分析了大体积混凝土及高强度混凝土变形裂缝产生的原因，提出了防范措施及防裂混凝土的发展方向。

关键词：混凝土；工程建设；裂缝

一、混凝土变形裂缝产生的原因

1、温度的变化

混凝土由于温度变化发生体积变形，膨胀或收缩这是材料固有的物理特性。当这种体积变化受到约束时就会产生内应力，当由此产生的混凝土内部的拉应力超过混凝土抗拉强度极限时，混凝土便产生温度裂缝。例如大体积混凝土浇筑后，混凝土在硬化期间水泥产生大量水化热，内部温度不断上升，使混凝土表面与内部温差很大，如果其内部温度与表面温度超过25℃时，混凝土表面就会引起拉应力，当这种拉应力超出混凝土的抗裂能力时，就会产生裂缝；就是在后期混凝土降温过程中，如果其降温速率过快，当超过规范规定的1.5℃/d时，由于受到基础、内部、钢筋、混凝土本身的约束，又会在混凝土内部出现拉应力，混凝土表面温度降低的同时表面还会引起很大的拉应力。这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，还会出现裂缝。

2、收缩裂缝

混凝土的收缩分为自生收缩、塑性收缩、碳化收缩、干缩。

自生收缩也称硬化收缩，这是混凝土凝结硬化过程中由于化学作用引起的收缩，是化学反应的结果，这种收缩与外界温度变化是没有关系的。自生收缩可能是正的变形，也可能是负的（膨胀）。例如普通硅酸盐水泥及大坝水泥混凝土的自生收缩是正的，即是缩小变形，而矿渣水泥的混凝土的自生收缩是负的，即为膨胀变形。对于高强度混凝土而言，由于其本身具有较高的自缩，较大的冷缩，如果在施工中没有采取相应补偿收缩的措施，也将出现变形裂缝。

塑性收缩，混凝土浇筑后还处于塑性状态时，水泥水化反应激烈，混凝土内水份急剧蒸发现象，引起失水收缩，是在初凝过程中发生的收缩。塑性收缩的量级很大，可达1%左右，所以在浇筑大体积混凝土后4～15h内，在混凝土表面特别是在养护不良的部位出现龟裂，裂缝无规则，既宽（1mm2mm）又密（5mm10mm），属表面裂缝。由于沉缩的作用，这些裂缝往往沿钢筋分布。水灰比过大、水泥用量大、外掺剂保水性差、粗骨料少、用水量大、振捣不良、环境气温高、表面失水大等都能导致塑性收缩表面开裂。

碳化收缩，即大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。由于各种水化物不同的碱度，结晶水及水分子数量不等，碳化收缩量也不大相同。碳化作用只有在适中的温度，约50%左右才发生。碳化速度随二氧化碳浓度的增加而加快，碳化收缩与干燥收缩共同作用导致表面开裂和面层碳化。干湿交替作用使混凝土收缩更加显著。

干缩（失水收缩），一般多在混凝土硬化过程中，由于混凝土失水干燥，引起体积收缩变形，这种体积变形受到约束时，就可能产生干缩裂缝。

3、混凝土水灰比、塌落度过大，或使用过量粉砂

混凝土强度值对水灰比的变化十分敏感，基本上是水和水泥计量变动对强度影响的叠加。因此，水、水泥、外掺混合材料、外加剂溶液的计量偏差，将直接影响混凝土的强度。而采用含泥量大的粉砂配制的混凝土收缩大，抗拉强度低，容易因塑性收缩而产生裂缝。泵送砼为了满足坍落度大、流动性好的泵送条件，易产生局部粗骨料少、砂浆多的现象，此时，砼脱水干缩时，就会产生表面裂缝。

二、混凝土裂缝防范措施

必须控制好原材料的质量，特别是砂石的含泥量，它对混凝土的抗拉强度及收缩变形影响很大，配合比计量控制要满足规范要求。

加强养护，使混凝土表面保持湿润状态，不断补充蒸发的水分，这样既可以防止混凝土的干缩裂缝，又可以加速混凝土的水化，提高混凝土的抗拉强度。对大体积混凝土加强保温养护，是减少温度裂缝的最有效的措施。大体积混凝土的保温养护可以采用草袋（抑或毛毡）同塑料薄膜联合使用，用草袋进行保湿，用塑料薄膜保温，保温层的拆除应根据测温情况而定，要确认内外温差低于25℃时方可拆除，避免因为降温速度过快而引起混凝土开裂。

严格控制混凝土的水灰比，混凝土的水灰比越大，其体积收缩也就越大，特别是在混凝土初凝时水灰比过大将出现大量不规则的裂缝。在混凝土初凝前用木搓板进行一次搓压，可以防止混凝土早期收缩。对大体积混凝土来说，尽可能在保证强度的前提下，减少水泥的用量，可以用优质的粉煤灰取代一部分水泥，这样既可降低成本又能够降低水化热，减少混凝土收缩，对防止裂缝是有利的。

另外，高强度混凝土要选择使用热膨胀水泥，使用普通水泥要掺入超细矿粉和膨胀剂，使用免震自密实流动性混凝土等。

三、防裂混凝土发展方向

防裂混凝土应向高性能混凝土方向发展，这是不言而喻的。根据防裂混凝土的特点，其发展方向如下：

其一，具有高度体积稳定性的混凝土。即具有较小的收缩，达到在约束状态下的混凝土，其极限收缩所产生的拉应力小于混凝土的极限拉应力，使混凝土自身具有抵抗开裂的能力。如抗裂合成纤维混凝土的应用：在混凝土中掺加抗裂合成纤维后，混凝土抗裂强度显著提高，能有效控制混凝土塑性裂缝的产生、扩展，降低裂缝宽度和长度，有效提高混凝土抗裂性，对早期硬化过程中的混凝土有很显著的阻裂效果，为解决混凝土表面龟裂提供一个新途径。

其二，具有较小的水化热，避免混凝土因内外温度梯度所产生的拉应力而拉裂混凝土。如通过合理的配合比设计，掺入适当的矿物掺和料，解决混凝土早期收缩偏大问题，也是防裂混凝土下步重要发展方向。

其三，具有良好的耐久性，包括很强的抗水渗透能力、抗抓离子渗透能力、抗硫酸盐腐蚀能力、抗碳化能力和抗冻能力。如在混凝土中掺入高效增强抗裂剂，使之具有减水率高、缓凝时间长、抗渗性强、保水性能好、水化热低、施工方便等优点，复合性外加剂将会在抗裂混凝土中进一步推广和使用。

其四，向绿色混凝土方向发展。尽量减少水泥用量，以减少因生产水泥所产生的二氧化碳；利用工业废料或城市废弃物，生产混凝土原材料，保护人类环境资源，保护人类生存环境。

四、结语

杜绝混凝土变形裂缝虽然是个长期且艰巨的话题，但只要抓住主要成因并对症下药，还是可以在施工过程中最大限量的减少其产生或将其控制在一个规范范围内从而增加建筑物的耐久性，提高建筑物的使用寿命。